[디자인 패턴] 데코레이터 패턴(Decorator Pattern)

By starseat
2023-08-13 20:26:50
알고리즘

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# 데코레이터(decorate, 장식) 패턴

- 객체에 추가 요소를 동적으로 더할 수 있다.
- 데코레이터를 사용하면 서브 클래스를 만들 때보다 훨씬 유연하게 기능을 확장할 수 있다.
 
- 데코레이터의 슈퍼클래스는 자신이 장식하고 있는 객체의 슈퍼클래스와 같다.
- 한 객체를 여러 개의 데코레이터로 감쌀 수 있다.
- 데코레이터는 자신이 감싸고 있는 객체아ㅘ 같은 슈퍼클래스를 가지고 있기에 원래 객체(싸여 있는 객체)가 들어갈 자리에 데코레이터 객체를 넣어도 상관 없다.
- **데코레이터는 자신이 장식하고 있는 객체에게 어떤 행동을 위임하는 일 말고도 추가 작업을 수행할 수 있다.** *(key point)*
- 객체는 언제든지 감쌀 수 있으므로 샐행 중에 필요한 데코레이터를 마음대로 적용할 수 있다.

## 주의할 점(단점)

- 데코레이터 패턴을 사용하면 관리해야 할 객체가 늘어나 코딩할 떄 실수할 가능성이 높다.
  - *하지만 실제로는 팩토리나 빌더 같은 다른 패턴으로 데코레이터를 만들고 사용한다.* 
- 자잘한 클래스가 엄청나게 추가되는 경우가 있어 남들이 볼 때 이해하기 힘든 디자인이 만들어지곤 한다.
  - *단순 장식을 위한 래퍼 클래스라고 생각하면 한결 마음이 편해진다.*  
- 특정 형식에 의존하는 클라이언트 코드를 가지고 제대로 생각해 보지 않은 채 데코레이터 패턴을 적용하는 사람이 많다. 그래서 데코레이터를 끼워 넣어도 클라이언트는 데코레이터를 사용하고 있다는 사실을 전혀 알 수 없다.
- 데코레이터를 도입하면 구성 요소를 초기화 하는데 필요한 코드가 훨씬 복잡해 진다.

# 데코레이터 패턴 구조

![image.png](/uploads/_temp/20230813/ed50ae142210e6318e0c39f0f0ca4aa2.png)

# 데코레이터 패턴 적용 예제 - 카페 음료 주문

모카와 휘핑크림을 추가한 다크 로스트 커피를 주문하는 예제 이다.
이 예제에선 다음과 같이 장식할 수 있다.

1. DarkRoast 객체를 가져온다.
2. Mocha 객체로 장식한다.
3. Whip 객체로 장식한다.
4. cost() 메소드를 호출한다.
    이때 첨가물의 가격을 계산하는 일은 해당 객체에게 위임한다.

## 클래스 다이어그램

![image.png](/uploads/_temp/20230813/b5c9f5599253df76b1a116099827713d.png)

- CondimentDecorator 에서 Beverage 클래스를 확장하고 있는데 이는 상속이라기 보단 데코레이터 형식이 그 데코레이터로 감싸는 객체의 혀익과 같다는 점이 중요한 부분이다.
  - 그래서 데코레이터 패턴에서는 상속을 사용해서 형식을 맞추는 것이다.
- 행동을 상속받으려고 Beverage 의 서브클래스를 만든게 아니라 형식을 맞추려고 한 것이다.
  - 행동은 기본 구성 요소와는 다른 데코레이터 등을 인스턴스 변수에 저장하는 식으로 연결한다. 
- 객체 구성(인스턴스 변수로 다른 객체를 저장하는 방식)을 이용하고 있어 음료에 첨가물을 다양하게 추가해도 유연성을 잃지 않을 수 있다.
- 데코레이터를 언제든지 구현해서 새로운 행동을 추가할 수 있다.

## 구현

### 기초 작업 - 추상 클래스

- **Beverage** (음료)
  - 추상 클래스가 아닌 인터페이스 여도 되지만. 원 소스 코드가 추상 클래스 였다고 가정한다.

```java
public abstract class Beverage {
    public enum Size { TALL, GRANDE, VENTI };
    
    Size size = Size.TALL;
    String decription = "no decription.";
    
    public String getDecription() {
        return decription;
    }
    
    public void setSize(Size size) {
        this.size = size;
    }
    public Size getSize() {
        return this.size;
    }
    
    public abstract double cost();
}
```

- **CondimentDecorator** - 첨가물(condiment) 장식

```java
public abstract class CondimentDecorator extends Beverage {
    Beverage beverage;
    public abscract String getDecription();
    
    public Size getSize() {
        return beverage.getSize();
    }
}
```

### 음료 코드 구현

- **HouseBlend**

```java
public class HouseBlend extends Beverage {
    public HouseBlend() {
        description = "하우스 블렌드 커피";
    }
    
    public double cost() {
        return 0.89;
    }
}
```

- **Espresso**

```java
public class Espresso extends Beverage {
    public Espresso() {
        description = "에스프레소";
    }
    
    public double cost() {
        return 1.99;
    }
}
```

- **DarkRoast**

```java
public class DarkRoast extends Beverage {
    public DarkRoast() {
        description = "다크 로스트 커피";
    }
    
    public double cost() {
        return 0.99;
    }
}
```

- **Decaf**

```java
public class Decaf extends Beverage {
    public Decaf() {
        description = "디카페인 커피";
    }
    
    public double cost() {
        return 1.05;
    }
}
```

### 첨가물 코드 구현

- **Milk**

```java
public class Milk extends CondimentDecorator {
    public Milk(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }
    
    public String getDecription() {
        return beverage.getDescription() + ", 우유";
    }
    
    public double cost() {
        double cost = beverage.cost() + 0.20;
        
        if (beverage.getSize() == Size.TALL) { cost += 0.10; }
        else if (beverage.getSize() == Size.GRANDE) { cost += 0.15; }
        else if (beverage.getSize() == Size.GRANDE) { cost += 0.20; }
        
        return cost;
    }
}
```

- **Mocha**

```java
public class Mocha extends CondimentDecorator {
    public Mocha(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }
    
    public String getDecription() {
        return beverage.getDescription() + ", 모카";
    }
    
    public double cost() {
        return beverage.cost() + 0.20;
                
        if (beverage.getSize() == Size.TALL) { cost += 0.10; }
        else if (beverage.getSize() == Size.GRANDE) { cost += 0.15; }
        else if (beverage.getSize() == Size.GRANDE) { cost += 0.20; }
        
        return cost;
    }
}
```

- **Soy**

```java
public class Soy extends CondimentDecorator {
    public Soy(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }
    
    public String getDecription() {
        return beverage.getDescription() + ", 두류";
    }
    
    public double cost() {
        double cost = beverage.cost() + 0.15;        
        
        if (beverage.getSize() == Size.TALL) { cost += 0.10; }
        else if (beverage.getSize() == Size.GRANDE) { cost += 0.15; }
        else if (beverage.getSize() == Size.GRANDE) { cost += 0.20; }
        
        return cost;
    }
}
```

- **Whip**

```java
public class Whip extends CondimentDecorator {
    public Whip(Beverage beverage) {
        this.beverage = beverage;
    }
    
    public String getDecription() {
        return beverage.getDescription() + ", 휘핑크림";
    }
    
    public double cost() {
        double cost = beverage.cost() + 0.12;
                
        if (beverage.getSize() == Size.TALL) { cost += 0.10; }
        else if (beverage.getSize() == Size.GRANDE) { cost += 0.15; }
        else if (beverage.getSize() == Size.GRANDE) { cost += 0.20; }
        
        return cost;
    }
}
```

### 테스트

```java
public class CustomCafe {
    public static void main(String args[]) {
        // 첨가물이 없는 에소프레소를 주문하고 그 음료 설명과 가격 출력
        Beverage beverage = new Espresso();
        System.out.println(beverage.getDescription() + " $" + beverage.cost());
        
        // 다크 로스트에 모카샷 두번 추가, 휘핑크림 추가
        Beverage beverage2 = new DarkRoast();
        beverage2 = new Mocha(beverage2);
        beverage2 = new Mocha(beverage2);
        beverage2 = new Whip(beverage2);
        System.out.println(beverage2.getDescription() + " $" + beverage2.cost());
        
        // 하우스 블렌드 커피에 두유와 모카를 추가하고 휘핑크림 추가
        Beverage beverage3 = new HouseBlend();
        beverage3 = new Soy(beverage3);
        beverage3 = new Mocha(beverage3);
        beverage3 = new Whip(beverage3);
        System.out.println(beverage3.getDescription() + " $" + beverage3.cost());
    }
}
```

# 데코레이터 적용 예: 자바 I/O

`java.io` 패키지가 대표적으로 데코레이터 패턴이 적용된 예 이다.
`java.io` 패키지에는 엄청나게 많은 클래스가 있다.
자세한 내용은 [구글 검색: java.io](https://www.google.com/search?q=java.io&sca_esv=556524961&rlz=1C1YTUH_koKR1011KR1011&sxsrf=AB5stBj-AitqqlAuUesQRRWcobVQvke-lg%3A1691931328535&ei=wNLYZL6QIIqH2roP8bqF6Ac&ved=0ahUKEwi-8Miu19mAAxWKg1YBHXFdAX0Q4dUDCA8&uact=5&oq=java.io&gs_lp=Egxnd3Mtd2l6LXNlcnAiB2phdmEuaW8yBBAjGCcyChAAGIAEGBQYhwIyChAAGIAEGBQYhwIyBRAAGIAEMgUQABiABDIFEAAYgAQyBRAAGIAEMgUQABiABDIFEAAYgAQyBRAAGIAESKwCUABYAHAAeAGQAQCYAXGgAXGqAQMwLjG4AQPIAQD4AQHiAwQYACBBiAYB&sclient=gws-wiz-serp) 에서 확인해보자.

## 자바 I/O 커스텀 데코레이터 만들기

`java.io` 가 데코레이터임을 알았으니 입력 스트림(Input Stream) 에 있는 대문자를 전부 소문자로 바꿔주는 데코레이터를 만들어 보자.

- **LowerCaseInputStream**

```java
public class LowerCaseInputStream extends FileInputStream {
 public LowerCaseInputStream(InputStream in) {
 super(in);
 }
 
 public in read() throws IOException {
 int c = in.read();
 return (c == -1 ? c : Character.toLowerCase((char)c));
 }
 
 public int read(byte[] b, int offset, int len) throws IOException {
 int result = in.read(b, offset, len);
 for (int i=offset; i<offset+result; i++) {
 b[i] = (byte)Character.toLowerCase((char)b[i]);
 }
 return result;
 }
}
```

- 테스트

```java
public class InputTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        int c;
        
        try {
          InputStream in = new LowerCaseInputStream(
                                new BufferedInputStream(
                                    new FileInputStream("test.txt")));
          
          while((c = in.read()) >= 0) {
              System.out.print((char) c);
          }
          
          in.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
```

# 디자인 원칙

## 디자인 원칙 5

- **OCP(Open-Closed Principle)**
  -  기존 코드를 건드리지 않고 *확장으로 새로운 행동을 추가하는 것.*

- 옵저버 패턴을 생각해보면 옵저버를 새로 추가하면 주제에 코드를 추가하지 않으면서도 얼마든지 확장할 수 있다.
  - 데코레이터 패턴으로 OCP 를 준수하는 방법을 이해할 수 있다.
 옵저버 패턴을 생각해보면 옵저버를 새로 추가하면 주제에 코드를 추가하

# 참조

- [헤드 퍼스트 디자인 패턴](https://product.kyobobook.co.kr/detail/S000001810483)
- [[Java] 자바 I/O 에 대한 이해](https://www.ccm3.net/archives/21118#gsc.tab=0)

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